تكنولوجيا النانو ,, ما لم تعرفه من قبل

2010-10-22, 8:18 pm

ماهو النانو تكنولوجي Nanotechnology??

تطلق كلمة نانو باللغة الإنجليزية على كل ما هو ضئيل الحجم دقيق الجسم.
فالنانومتر يساوي واحد على مليار من المترويساوي عشر مرات من قطر ذرة الهيدروجين،مع العلم إن قطر شعرة الرأسالعادية في المعدل يساوي 80000 نانومتر. وفي هذا المقياس القواعد العاديةللفيزياء والكيمياء لا تنطبقان على المادة. على سبيل المثال: خصائص الموادمثل اللون والقوة والصلابة والتفاعل،كما إنه يوجد تفاوت كبير بينNanoscale وبين The micro .
فمثلاَ Carbon Nanotubes أقوى 100 مرة من الفولاذ ولكنه أيضاَ أخف بست مرات.

ماذا يمكن للنانو تكنولوجي أن يعمل؟؟

النانو تكنولوجي تمكن من امتلاك الإمكانية لزيادةكفاءة استهلاك الطاقة،ويساعد في تنظيف البيئة،ويحل مشاكل الصحةالرئيسية،كما إنه قادر على زيادة الإنتاج التصنيعي بشكل هائل وبتكاليفمنخفضة جداَ،وستكون منتجات النانوتكنولوجي أصغر.

*ماذا يقول الخبراء حول النانو تكنولوجي؟؟

في عام 1999م،الفائز بجائزة نوبل للكيمياء "ريتشارد سمالي RichardSmalley " خاطب لجنة الولايات المتحدة الأمريكية التابعة لمجلس النواب عنعلم النانوتكنولوجي تحت موضوع: "تأثير النانو تكنولوجي علىالصحة،الثروة،وحياة الناس" وقال: "سيكون على الأقل مكافئ التأثيراتالمشتركة لعلم الإلكترونيات الدقيقة،والتصوير الطبي،والهندسة بمساعدةالحاسوب وتكوين مركبات كيميائية اصطناعية متطورة خلال هذا القرن".

تكنولوجيا النانو تغيير حياة الإنسان نحو الأفضل

بدأ مصطلح (تقنية النانو) ينتشر، في مجال الصناعاتالإلكترونية، المتصلة بالمعلوماتية. فلو تفحصنا البطاقات المستخدمة فيالحواسيب اليوم، وخاصة الحواسيب المحمولة لوجدت أنها مضغوطة إلى درجةكبيرة، فالبطاقة التي لا يزيد سمكها على بضعة ملليمترات، تتكون في الحقيقةمن خمس طبقات، أو لنقل رقاقات مضغوطة مع بعضها.
كما أننا لو تفحصنا الكبلات والمكثفات التي كانوزنها يقدر بالكيلوجرام، لوجدنا أن وزنها لا يتجاوز أجزاء الميللي جرام.فقد تضاءل الحجم، وتضاعفت القدرة وكل ذلك بفضل اختزال سُمك الكابلات وضغطحجم المكثفات والدارات، مما قصّر المسافات، التي تقطعها الإلكترونات،وأكسب الحواسيب، سرعة أكبر في تنفيذ العمليات.

تشير عبارة تكنولوجية النانو إلى التفاعلات بينالمكونات الخلوية والجزيئية والمواد المهندسة وهي عادة مجموعات من الذراتوالجزيئات والأجزاء الجزيئية عن المستوى البدائي الأول للبيولوجيا. وتكونهذه الأشياء الدقيقة بشكل عام ذات أبعاد تقل عن 100 نانومتر ويمكن أن تكونمفيدة بحد ذاتها أو كجزء من أجهزة أكبر تحتوي على أشياء دقيقة متعددة.

وعند المستوى الدقيق (النانو)، نجد أن الخواصالطبيعية والكيميائية والبيولوجية تختلف جوهرياً، وغالبا بشكل غير متوقععن تلك المواد الكبيرة الموازية لها بسبب أن خواص الكمية الميكانيكيةللتفاعلات الذرية يتم التأثير عليها بواسطة التغيرات في المواد علىالمستوى الدقيق. وفي الواقع أنه من خلال تصنيع أجهزة طبقا لمعيارالنانومتر من الممكن السيطرة على الخصائص الجوهرية للمواد بما في ذلك درجةالانصهار والخواص المغنطيسية وحتى اللون بدون تغير التركيب الكيميائي لها.

من جهة أخرى فإن هناك العديد من الاستخدامات التي تخدم مجال الصناعاتالإلكترونية مثل مجال صناعة الترانزستورات حيث بدأ مصنعو الترانزيستور فيالوصول إلى الحدود الطبيعية لمدى صغر رقائق السيليكون والنحاس التي تصنعمنها مثل هذه المواد، وقد ساعدت هذه التقنية هؤلاء العلماء للوصول إلىطريقة مبتكرة لتصنيع ترانزيستورات أصغر بكثير من الرقائق الحالية ليس منخلال تقليل حجم الرقائق الحالية ولكن من خلال تصنيعها من الجزيئاتالفردية.
فقد ساعدت الأبحاث التي تم القيام بها بواسطة أربعة علماء يعملون فيمركز الأبحاث التابع لوكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) على تمهيد الطريقلبناء ترانزيستورات من الأنابيب الكربونية البالغة الصغر التي تم صنعها منطبقة واحدة من الذرات الكربونية يتم قياسها من خلال النانومتر (واحدنانومتر يعادل واحد على بليون من المتر).

واستنتج العلماء إمكانية تصنيع الترانزستوراتمن الأنابيب البالغة الصغر، وشملت اكتشافاتهم الغوارتيمية لتشكيل هذهالتطبيقات، والتقنيات الجديدة لإرسال المعلومات، والمكونات الكربونية التيتعمل مثل المحطات الطرفية لمفتاح تشغيل الترانزيستور ووسائل استخدام سلاسلأنابيب النانو بالأنظمة الإلكترونية.

البديل الكربوني ومن إحدى المعايير المعروفةلتكنولوجية المعلومات هو قانون مور، الذي قام المؤسس الشريك في شركة انتل(جورودون مور) بوضعه، والذي ينص على أن عدد الترانزيستورات المتواجدة فيبوصة مربعة واحدة بالدوائر المتكاملة سوف يتضاعف كل 18 شهر، إلا إن مصنعيالرقائق من المتوقع أن يصلوا قريبا إلى الحدود التقليدية للرقائق.
هذا وتتطلب تقنية التطوير الحالية لأشباه الموصلات تخفيض حجم ترانزستورات السيلكون أو ببساطة الإسراع في نظم الإرسال الحالية.
ومن غير المرجح أن يعمل هذا التوجه من الأعلىإلى الأسفل نحو نمنمة الترانزيستورات والليزر ذي الصمام الثنائي وهومكونات البناء الجوهرية لنظم الكمبيوتر والاتصالات أن يتمكن من الوفاءبالطلب المتزايد على المعالجة والبث البالغ السرعة للمعلومات. حتى وإن تمتصنيع الرقائق بحجم صغير بشكل كاف، فإن هذه الدوائر الموضوعة بشكل مكثفبجانب بعضها البعض سوف تنبعث عنها حرارة شديدة يصعب تبريدها بشكل فعال.

وإذا استمر تخفيض حجم الرقائق، يتعين العثور على طريقة جديدةلتصنيعها، وبما أن الأنابيب الدقيقة تم اكتشافها في عام 1991، فقد قدمتنفسها كمرشح للخطوة القادمة في النمنمة أو التصغير الكبير في الحجم، وقداهتم علماء الطبيعة بهذه الأنابيب بسبب خصائصها الإلكترونية حيث يمكنهاالعمل إما كمعادن أو أشباه موصلات.
وبصفتها معادن، يمكنها توصيل موجات بالغة الارتفاع بدون الانحلالوالسخونة التي لا تزال تشكل مشاكل مع الأسلاك النحاسية، وبصفتها أشباهموصلات، يمكن استخدامها في الترانزيستورات الدقيقة العالية الأداء.

وعند استكشاف البدائل للطريقة التقليدية من أعلى إلى أسفل لتخفيض حجمترانزستورات السيلكون، أدرك العلماء أن الأجهزة التي تعتمد على الأنابيبالدقيقة المنمنمة يمكن بناؤها من اسفل إلى أعلى من خلال الدقة الذرية.

2010-10-22, 8:19 pm

تعتبرالأجهزة الناتجة عن ذلك بواسطة العلماء الآخرين نوعا جديدا منالترانزيستورات. فترانزيستور الأنابيب المصغرة تقل بمقدار 60.000 مرة عنالترانزيستور التقليدي.
وقالسريفستافا الذي قام بالتركيز على جعل الأنابيب الدقيقة تعمل مثل مفاتيحالتشغيل (يمكنك وضع المزيد من الترانزستورات في مساحة صغيرة)، ويضيف إنزيادة كثافة الترانزستورات تعمل في العادة على زيادة كثافة الطاقة التيتقوم ببث حرارة كبيرة تجعل الجهاز يحرق نفسه، إلا أن الهيكل الكربونييحتاج لطاقة أقل ولذلك يمكن تشغيل الترانزيستور بحرارة وطاقة اقل.

تكنولوجيا النانو ,, ما لم تعرفه من قبل Igloo3x3fingerlg

ومن ناحية أخرىقام العلماء بدراسة مواد تكنولوجية التصغير المحتملة، نظرياً أو من خلالمحاكاة الكمبيوتر، حيث اكتشفوا مميزات ومساوئ بناء مفاتيح التشغيلوالترانزستورات المنمنمة باستخدام أنابيب كربونية دقيقة متنوعة الارتباط،وسلاسل ذرية مصنوعة من الذرات الفردية أو حتى جزيئات DNA إلا أن مساهمتهمالرئيسية تمثلت في تركيزهم على بناء الأجهزة الدقيقة، وقالوا انه إذا تعينعلى المطورين بناء أجهزة دقيقة من الأسفل إلى الأعلى، فإنهم سوف يكونونبحاجة لتوجهات جديدة تماما نحو التطوير.

وفيما يلي بعض استنتاجات كل باحث من الباحثين الأربعة:
المطورون بحاجة لطريقة لصياغة شكلالأجهزة الدقيقة، وذلك لأن الطرق التقليدية لا يمكنها أن تصف كيفية تدفقالتيار الكهربائي من خلال الجهاز الدقيق، وقام فريق الباحث انانترام بوضعغوارتيمية مبتكرة.
ركزت أبحاث الباحث نينج بشكل رئيسيعلى بث المعلومات حيث اكتشف أن نظام البث يمكن أن يعتمد على تسخينالإلكترونات في سلك دقيق لأشباه الموصلات بدلا عن تشغيل وإغلاق التيارالكهربائي.
بعد دراسة تكوين واستقرار وهيكلسلوك رد الفعل الإلكتروني للوصلات المختلفة في الأنابيب الدقيقة، قامسيرفستافا بابتكار سلسلة من الهياكل التي تعتمد تماما على الكربون والتييمكن أن تؤدي كافة وظائف الأجهزة الثلاثية الطرق اللازمة لدوائرالكمبيوتر. قام ياماد بابتكار طريقة لصنع سلاسل ذرية لأشباه الموصلات خاصةبالتطبيقات الإلكترونية.

تكنولوجيا النانو والكمبيوتر

تتلخص فكرةاستخدام تقنية النانو في إعادة ترتيب الذرات التي تتكون منها المواد فيوضعها الصحيح، وكلما تغير الترتيب الذري للمادة كلما تغير الناتج منها إلىحد كبير. وبمعنى آخر فإنه يتم تصنيع المنتجات المصنعة من الذرات، وتعتمدخصائص هذه المنتجات على كيفية ترتيب هذه الذرات، فإذا قمنا بإعادة ترتيبالذرات في الفحم يمكننا الحصول على الماس، أما إذا قمنا بإعادة ترتيبالذرات في الرمل وأضفنا بعض العناصر القليلة يمكننا تصنيع رقائقالكمبيوتر. وإذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات في الطين والماء والهواء يمكنناالحصول على البطاطس.
وما يعكفعليه العلم الآن أن يغير طريقة الترتيب بناء على النانو، من مادة إلىأخرى، وبحل هذا اللغز فإن ما كان يحلم به العلماء قبل قرون بتحويل المعادنالرخيصة إلى ذهب سيكون ممكنا، لكن الواقع أن الذهب سيفقد قيمته!!.

وتعتبر طرق التصنيع اليوم غيرمتقنة على مستوى الجزيئات. فالصب والطحن والجلخ وحتى الطباعة على الحجرتقوم بنقل الذرات في مجموعات ضخمة، مثل محاولة تصنيع أشياء من مكعباتالليجو أثناء ارتداء قفازات الملاكمة، وفي المستقبل، سوف تسمح لناتكنولوجية التصغير أن نقوم بالتخلص من قفازات الملاكمة وان تقوم بترتيبمكونات البناء الجوهرية للطبيعة بسهولة وبدون تكلفة وفي معظم الأحيانحسبما تسمح به قوانين الطبيعة، وسوف يكون هذا الأمر حيوياً وهاماً إذاتعين علينا الاستمرار في ثورة مكونات الكمبيوتر لتمتد بعد القرن القادم،كما سوف تسمح بتصنيع جيل جديد تماما من المنتجات الأنظف والأقوى والأخفوزنا بل والأكثر دقة. ومن الجدير بالذكر أن كلمة (تكنولوجية التصغير) أو(نانو تكنولوجي) أصبحت شائعة إلى حد كبير ويتم استخدامها لوصف العديد منأنواع الأبحاث حيث تكون أبعاد المادة المصنعة اقل من 1.000 نانومتر، علىسبيل المثال التحسينات المستمرة في الطباعة على الحجر نتج عنها عرض خطوطأقل من ميكرون واحد. ط

فالكثير منتوجهات التحسن في قدرة وحدات ومكونات الكمبيوتر ظلت ثابتة خلال الـ 50 سنةالأخيرة وهناك اعتقاد شائع أن هذه التوجهات سوف تستمر على الأقل لعدةسنوات، وبعد ذلك سوف تصل الطباعة الحجرية إلى حدودها في ذلك الوقت.

فإذا تعين علينا الاستمرار في هذهالتوجهات يجب أن نقوم بتطوير تكنولوجية تصنيع جيدة تسمح لنا ببناء أنظمةكمبيوتر بشكل غير مكلف بواسطة كميات من العناصر المنطقية التي تكون جزيئيةفي كل من الحجم والدقة، ومرتبطة ببعضها البعض من خلال أنماط معقدة وبالغةالحساسية. وسوف تسمح تكنولوجية التصغير بالقيام بذلك. ويمكننا استخداممصطلح (تكنولوجية التصغير الجزيئية) أو (التصنيع الجزيئي) بدلا عن (النانوتكنولوجي) ولكن أيًّا كان المصطلح الذي نقوم باستخدامه، فإنه يتعين عليهأن يسمح لنا بان نقوم بشكل جوهري بوضع كل ذرة في المكان الصحيح، وان نجعلكل هيكل متناسق مع قوانين الطبيعة التي يمكن أن نحددها بالتفاصيلالجزيئية، مع عدم تجاوز تكاليف التصنيع بشكل بالغ لتكلفة المواد الخاموالطاقة المطلوبة.

ومن الواضحأننا سوف نكون سعداء بأي طريقة تحقق بشكل متزامن أول ثلاثة أهداف، إلا أنهيبدو انه من الصعوبة استخدام بعض أنماط التركيب المكاني (أي وضع أجزاءالجزيئات الصحيحة في المكان الصحيح) وبعض أشكال النسخ المتطابقة الذاتية(لتقليل التكلفة). وتنطوي الحاجة للحصول على التجميع المكاني على الاهتمامبالآليات الجزيئية (أي الأجهزة الآلية التي تكون جزيئيه من حيث حجمهاودقتها). ومن المحتمل أن تقوم هذه الآليات المكانية على النطاق الجزيئيبإعادة تجميع النسخ البالغة الصغر من الأجزاء المقابلة لها الميكروسكوبية.ويتم استخدام التجميع المكاني بشكل متكرر في التصنيع الميكروسكوبي اليوممع ربط كلتا يديك خلف ظهرك! ففكرة السيطرة على وضع الذرات الفرديةوالجزيئات لا تزال حديثة، إلا انه يتعين علينا أن نستخدم على المستوىالجزيئي المفهوم الذي بين فعاليته على المستوى الميكروسكوبي، ونجعلالأجزاء تذهب إلى المكان الذي نريد منها الذهاب إليه.

وينجم عن شرط التكلفة المنخفضةاهتمام بأنظمة تصنيع النسخ المتطابقة ذاتياً، حيث يمكن لهذه النظم القيامبعمل نسخ عن نفسها وتصنيع منتجات مفيدة. فإذا أمكننا تصميم وبناء هذاالنظام، فإن تكلفة تصنيع هذا النظام وتكاليف تصنيع الأنظمة المشابهةوالمنتجات التي تعمل على إنتاجها (بافتراض قدرتها على إنتاج نسخ عن نفسهافي بيئة غير مكلفة بشكل معقول) سوف تكون منخفضة للغاية.

2010-10-22, 8:20 pm

تكنولوجية IBM للتصغير

تهدف أبحاثشركة IBM في مجال تكنولوجية التصغير إلى تصميم مكونات وهياكل ذرية جديدةعلى المستوى الجزيئي لتحسين تكنولوجيات المعلومات، بالإضافة إلى اكتشافوفهم أساسها العلمي. ومن خلال ريادة تطوير تكنولوجية التصغير أو النانو،استطاع علماء شركة IBM وضع دراسات لهذه التكنولوجيات على مستوى النانو أوالتكنولوجية القزمية. وعلى وجه التحديد، فإن الأنابيب الكربونية المصغرةومسبار الفحص الذي تم إنتاجه من ميكروسكوب الطاقة الذرية يقدم وعداًبتمكين تحسين الدوائر ووسائل تخزين البيانات.

ويؤدي البحث في جزيئات النانو إلى تطبيقات في الطب الطبيعي بالإضافة إلى التخزين على القرص الصلب للكمبيوتر.
ومما يذكر أنالأبحاث في مجال تخزين المعلومات بواسطة تكنولوجية النانو الميكانيكية،مثل مشروع شركة IBM الذي يطلق عليه MILLIPEDE سوف تستمر في زيادة احتمالاتزيادة كثافة التخزين الهوائي.

علم لا يزال في المهد

وتستخدم تقنية(النانو) الخصائص الفيزيائية المعروفة للذرات والجزيئات لصناعة أجهزةومعدات جديدة ذات سمات غير عادية وعند إحكام قبضة العلماء على جوانب هذاالعلم الخارق يصبح في حكم المؤكد تحقيق إنجازات تفوق ما حققته البشرية منذظهورها على الأرض قبل ملايين السنين. ويقول الخبراء أن تقنية النانو تعدالبشرية بثورة علمية هائلة قد تتغير معها ملامح الحياة في جميع النواحيالصحية والتعليمية والمالية.. الخ، بما يجعل الحياة أفضل، ويساعد فيالتخلص من الأمراض المستعصية التي يعاني منها الناس على مدى قرون طويلة.
كذلك ستعملالنانو على تحسين أساليب الإنتاج الزراعي والصناعي وتخفض التكاليف على نحوغير مسبوق مما يعني مزيدا من الراحة ونهاية المتاعب لإنسان العصر.

هذا وتشهدالمختبرات في الوقت الراهن سباقاً محموماً بين الباحثين يهدف لوضع مخططتفصيلي عام يوضح وظائف (طرق عمل البروتينات في إطارها الكيميائي فيما يهتمالفيزيائيون بدراسة هياكل هذه المواد وخصائصها الوظيفية وذلك بهدف تركيبالبروتينات بنسخ صناعة ذات خصائص جديدة وبجزيئات أكبر وأكثر تعقيداً ويحصرالباحثون مهامهم في الوقت الحالي في تصميم روبوت ضئيل الحجم قادر علىتحريك الجزيئات وذلك حتى يكون ممكنا لها مضاعفة ذاتها بشكل آلي دون تدخلالعوامل الخارجية. وفيما يتعلق بجسم الإنسان يتوقع أن تعمل تقنية النانوعلى مكافحة أمراض الجسم وإعادة إنتاج الخلايا الميتة ومضاعفتها والقيامبدور الشرطي في الجسم لحماية الأجهزة لتدعيم جهاز المناعة لدى الإنسان.

تكنولوجيا المنمنمات..ثورة صناعية ثانية

لقد كان هناك تساؤل يثار منذ فترة بعيدة عن التطورات التي يمكن أن تحدثفي مجال التصنيع إذا ما تمكن الإنسان من السيطرة على الذرة بشكل جيدوالاستفادة منها كما ينبغي عن طريق تحريكها؟ وكان أول من أثار هذا التساؤلعالم الفيزياء ريتشارد فينمان حيث تساءل عن (ماذا سيحدث إذا أصبح بمقدورالعلماء ترتيب الذرات بالطريقة التي يريدونها؟).

جاء ذلك في إطار إعلانه عن ظهورتقنية حديثة في مهدها الأول في ذلك الوقت، سميت بالتقنية النانوية أوالنانوتكنولوجيا (Nanotechnology) . ولقد مضى على إعلان (فينمان) ما يربوعلى أربعة عقود من الزمان حتى الآن، وبالرغم من أن التطور في هذه التقنيةقد تأخر نسبياً بالمقارنة بالتقدم المطرد في علوم الكمبيوتر مثلا، لكن هذهالتقنية عاودت الظهور بكثافة عالية مؤخراً، على هيئة مبتكرات وتقاريرعلمية في كثير من المطبوعات العلمية العالمية.

لكن هناك ثمةاتفاقا على أن عام 1990م هو البداية الحقيقية لعصر التقنية النانوية، ففيذلك العام، تمكن الباحثون في مختبر فرعي لإحدى شركات الإلكترونات العالميةالعملاقة من صنع أصغر إعلان في العالم، حيث استخدموا 35 ذرة من عنصرالزينون في كتابة اسم الشركة ذي الحروف الثلاثة على واجهة مقر فرعهابالعاصمة السويسرية! ويتنبأ العلماء بمستقبل واعد لهذه التقنية، التي باتتالدول الصناعية في أوروبا واليابان والولايات المتحدة تضخ إليها ملايينالدولارات من أجل تطويرها.

والولايات المتحدة وحدها التزمتهذا العام بتخصيص أكثر من 497 مليون دولار للتقنية النانوية واستخداماتها،كما أن شركات الكمبيوتر الكبرى المهتمة بالبحث العلمي، مثل (هيوليدباكارد) و(آي بي إم) و(ثري إم) تقوم بتخصيص ما يصل إلى ثلث المبالغالمخصصة للبحوث العلمية على التقنية النانوية.

وقد ظهرت عدة تقارير علمية دفعةواحدة، واحتلت أبحاث النانوتكنولوجي باباً كاملاً في مجلة العلم الأمريكية(ساينس) في تشرين الثاني نوفمبرِ (2000م)، ثم تلاها عدة تقارير في مطبوعاتعلمية أخرى كمجلة الطبيعة (نيتشر).

يتبــــــع

2010-10-22, 8:21 pm

فيروسات في حجم الديناصورات!

قام العلماءبتكبير صور الدقائق والجسيمات والكائنات المتناهية في الصغر كالبكتيرياوالفيروسات إلى أحجام تصل لحجم ملعب كرة القدم. وتمكنوا عن طريق تقنياتمتقدمة؛ من رؤية المناظر بطريقة طبيعية ثلاثية الأبعاد والتفاعل معها، بللقد قام أحدهم بوخز بعض البكتريا الموحلة في بعض الأوساط الغذائية ووخزأنابيب الكربون التي لا يتعدى حجمها النانومتر (النانو = جزء من البليونمن المتر).

وأطلق علىالآلة الجديدة " نانومانيبيولاتور"nanoManipulator)) أو المعالجالنانومتري، ومكنت هذه الآلة الحديثة العلماء من السباحة في عالم متناه فيالصغر، عن طريق ارتداء منظار خاص. وتقبع النسخة الأكثر تقدّما منالنانومانيبيولاتور في قسم الفيزياء بجامعة نورث كارولينا في "تشابل هل".ولقد تم استخدام أحدث التقنيات المتقدمة في العالم اليوم لابتكار هذاالجهاز(أحدث تقنيات الحقيقة الافتراضيّة وأحدث مسبر (مجس) حسيّ دّقيق،الذي سمح للعلماء أن يلمسوا ويشعروا بجزيئات متناهية الصغر).

يقول "إيرك هينديرسون" الأستاذ فيجامعة ولاية إيوا بعد زيارته لحرم الجامعة لاختبار جهاز"النانومانيبيولاتور": هذا الجهاز يشعرك بأنك تطير بين الجزيئات، ويجعلالكروموزومات تبدو هائلة مثل حجم سلسلة جبال. ويقول "ريتشارد سوبرفاين"أستاذ الفيزياء في جامعة نورث كارولينا، الذي أشرف على الفريق المطوّرلجهاز "النانومانيبيولاتور": إنّ لديه غرضا عمليّا أهم للباحثين وهو يتمثلفي توفير الوقت والجهد والمال؛ حيث يمكنهم هذا الجهاز من عمل تجربة ما؛يلاحظون ويلمسون نتائجها فورًا ويشاهدون مفرداتها على الطبيعة في ثوانمعدودة.

كيف تطوّر النانومانيبيولاتور؟!

“النانومانيبيولاتور" هو ثمرةتعاون بين باحثي العلوم الطّبيعيّة ومجموعة من خبراء علم الكمبيوتر. ولقدبدأ العمل الفعلي لإنتاجه في نهايات الثمانينيات، عندما بدأ العلماء العملعلى تطوير نوع جديد لمجهر سُمي "بالمجهر المسبر الماسح". وبدلاً مناستعمال أمواج الضوء أو الإلكترونات لفحص عيّنة ما وتكوين صورة محسوسةلها، يقوم هذا المجهر بتحسس العيّنة مباشرةً عن طريق مسبرّ متناه فيالصغر؛ يتمثل في نقطة لا يتعدى حجمها حجم الجزيء. ويمسح هذا المجس سطحالعيّنة برقّة؛ مثلما يقرأ العميان بأصابعهم على طريقة بريل. وتظهرالنتيجة في الحال على هيئة صورة مجسمة ثلاثية الأبعاد يمكن تكبيرها إلىأحجام تزيد عن المليون ضعف؛ بالرغم من أنها لا يزيد حجمها الأصلي عن بضعمن النانومترات.

بدأ "روبينيتوارين" باحث علم الكمبيوتر في جامعة نورث كارولينا العمل الفعلي في هذاالمشروع في أوائل التسعينيات عندما كان يبحث عن طريقة لاستعمال تكنولوجياالواقع الافتراضيVirtual Reality) )، وقد كلّف "روبينيت" طالبا للدّراساتالعليا بالعمل على إيجاد وسيلة تطبيقية لهذا المجال. ثم تطور المشروعليصبح مشروعا مشتركا بين عدة أقسام علمية في جامعة نورث كارولينا.

يتضمن النانومانيبيولاتور آلةمشيرة تبدو مثل عصا قيادة السيارات، وتتصل هذه الآلة بكمبيوتر شخصيّ مزودببطاقة رسم بيانيّ متقدمة للغاية، تقوم بتحويل بيانات المجهر لتعرضها علىهيئة صورة ثلاثية الأبعاد ذات ألوان متعدّدة، ويمكن هذا المجس الدقيقالعلماء من أن يلمسوا ويشعروا بمعالم الأشياء الصغيرة التي يدرسونها، ولقدشعر العلماء بالحوافّ الصّغيرة والفجوات المتواجدة في جزيئات البروتين،وبلزوجة بعض أنواع البكتريا الممرضة. كما استطاع الفيزيائيّون دراسةأنابيب الكربون الدقيقة أو النانوتيوب nanotubes) ) التي قد تشكّل أجزاءللآلات الإلكترونيّة الصغيرة والماكينات يومًا ما. ولقد شاهد الكيمائيونشجار الذّرّات داخل أنابيب الكربون الدقيقة، مما حدا بهم بالتفكير في عملمحركات صغيرة عن طريق حث هذه الأنابيب لتتحرك مثل أسنان التّرس.

ويقول "سين واشبرن" أستاذ فيزياءوعلوم الموادّ في جامعة نورث كارولينا: إنّ فريق النانومانيبيولاتور قدتعلّم كثيرا من القواعد الفيزيائية التي تحكم حركة الجسيمات الدقيقة، علىسبيل المثال الجزيئات الصغيرة لا تتأثر بالجاذبيّة، ولكنهاّ تتأثر بشدةبالقوانين الفيزيائية الأخرى مثل اللّزوجة.

يتبــــــع

2010-10-22, 8:21 pm

تكنولوجية النانو وعلاج السرطان

يمكنللأجهزة الدقيقة أن تعمل بشكل جذري على تغيير علاج السرطان إلى الأفضل وانتزيد بشكل كبير من عدد العناصر العلاجية، وذلك لأن الوسائل الدقيقة، علىسبيل المثال يمكن أن تعمل كأدوات مصممة حسب الطلب تهدف لتوصيل الدواءوقادرة على وضع كميات كبيرة من العناصر الكيميائية العلاجية أو الجيناتالعلاجية داخل الخلايا السرطانية مع تجنب الخلايا السليمة وسوف يعمل ذلكبشكل كبير من تخفيض أو التخلص من المضاعفات الجانبية السلبية التي تصاحبمعظم طرق العلاج الحالية للسرطان.

وهناك مثال جيدمن العالم البيولوجي وهي كبسولة الفيروس، المصنعة من عدد محدد منالبروتينات، كل منها له خصائص كيميائية محددة تعمل معا على إنشاء وسيلةمتعددة الوظائف دقيقة لتوصيل المواد الجينية. سوف تعمل تكنولوجية التصغيرعلى تغيير أساس تشخيص وعلاج والوقاية من السرطان، ومن خلال الوسائلالدقيقة المبتكرة القادرة على القيام بوظائف طبية بما في ذلك الكشف عنالسرطان في مراحله المبكرة وتحديد موقعه في الجسم وتوصيل الأدوية المضادةللسرطان إلى الخلايا السرطانية وتحديد إذا كانت هذه الأدوية تقتل الخلاياالسرطانية أم لا.

تطوير خطة تكنولوجية التصغير لمعالجة السرطان

تقوم خطة تكنولوجية التصغيرلمعالجة السرطان على تزويد دعم مهم في هذا المجال من خلال مشاريع داخليةوخارجية ومعمل لتوحيد مقاييس التكنولوجية الدقيقة الذي سوف يعمل على تطويرمعايير هامة لأجهزة ووسائل التكنولوجية الدقيقة التي سوف تمكن الباحثين منتطوير واجهات عمل متعددة الوظائف وتقوم بمهام متعددة.

قنابل نانوية لتفجير الخلايا السرطانية

طور علماء من مركز السرطان(ميموريان كيتيرنج) الأمريكي قنابل مجهرية ذكية تخترق الخلايا السرطانية،وتفجرها من الداخل. استخدم العلماء بقيادة (ديفيد شينبيرج) التقنيةالنانوية في إنتاج القنابل المنمنمة، ومن ثَم استخدامها في قتل الخلاياالسرطانية في فئران المختبر. وعمل العلماء على تحرير ذرات مشعة من مادة(أكتينيوم 225) ترتبط بنوع من الأجسام المضادة من (قفص جزيئي)، ونجحت هذهالذرات في اختراق الخلايا السرطانية ومن ثم في قتلها.

وأكد (شينبيرج)أن فريق العلماء توصل إلى طريقة فعالة لربط الذرات بالأجسام المضادة ومنثَم إطلاقها ضد الخلايا السرطانية. واستطاعت الفئران المصابة بالسرطان أنتعيش 300 يوم بعد هذا العلاج، في حين لم تعِش الفئران التي لم تتلقَّالعلاج أكثر من 43 يوماً.

وتوجد في كل (قنبلة) خلية ذات عناصر إشعاعية قادرة على إطلاق ثلاثجزيئات عند اضمحلالها. وكل جزيئة من هذه الجزيئات تطلق ذرة (ألفا) ذاتالطاقة العالية، لذلك فإن وجودها داخل الخلية السرطانية يقلص من احتمالقيام ذرات ألفا بقتل الخلايا السليمة.

وتم تجريب الطريقة على خلايامستنبَتة مختبرياً من مختلف الأنواع السرطانية التي تصيب الإنسان، مثلالأورام السرطانية في الثدي والبروستاتة وسرطان الدم. وستجرَّب الطريقةأولا في مكافحة سرطان الدم بعد أن تأكد العلماء أن التجارب على الفئرانسارت دون ظهور أعراض جانبية.

(النانوبيوتيك).. أحدث بديل للمضاد الحيوي

توصل العلماء الأمريكيون إلى طريقةعلمية جديدة لمكافحة البكتيريا القاتلة التي طورت مقاومة ضد المضاداتالحيوية، وللبكتريا القاتلة الفتاكة التي طورت مناعة ذاتية للمضاداتالحيوية، والبكتريا المحورة وراثيا المستخدمة عادة في الحرب البيولوجية.ويعتبر هذا النوع الجديد من الأدوية الذكية بديلا غير مسبوق للمضاداتالحيوية، ويساعد على حل مشكلة مقاومة هذه الأنواع البكتيرية للأدوية.

ومن المعروفأن الجراثيم نشطت المقاومة للأدوية؛ بسبب إفراط المرضى في استخدامالمضادات الحيوية، وعدم إدراك الأطباء لقدرة البكتيريا الكبيرة على تطويرنفسها لمقاومة المضادات الحيوية، كما تدخلت علوم الهندسة الوراثيةوالمناعة والكيمياء الحيوية في هندسة بعض الكائنات وراثياً بحيث لا تؤثرفيها المضادات الحيوية، كما لا تؤثر فيها الطعوم أو اللقاحات التي تمتحضيرها بناء علي التركيب الجيني للكائنات الطفيلية المُمرِضة العادية .وكانت منظمة الصحة العالمية قد أصدرت مؤخراً تحذيراً من أن جميع الأمراضالمُعدية تطور مناعة ضد المضادات الحيوية بصورة منتظمة.

مخاوف حول التأثيرات الممكنة على الصحة الإنسانية والبيئة:

إيريك دريكسلر Eric Drexler العالمالذي وضع أسس النانو تكنولوجي حذر من التطوير القوي جداَ والتقنياتالخطيرة،في كتابه Engines of Creation ،تصور دريكسلر بأن الجزيئات الذاتيةالإستنساخ التي عمل بها الناس قد تتجنب سيطرتنا. ولو أن هذه النظرية أساءتإلى سمعة الباحثين في هذا الحقل على نحو واسع،والعديد من المخاوف تبقىبخصوص تأثير النانو تكنولوجي على الصحة الإنسانية والبيئية بالإضافة إلىتأثير الصناعة الجديدة. يقلق النشطاء بإن العلم وتطوير النانو تكنولوجيسيتقدمان سريعاَ ويستطيعان إبتكار الإجراءات التنظيمية المناسبة.

اتمني ان يكون نال اعجابكـــم

تحياتـــي

» ما يجب ان تعرفه النساء!
» مالا تعرفه عن fire fox
» اغرب تكنولوجيا لعالم 2014 - شئ لا يصدق

تكنولوجيا النانو ,, ما لم تعرفه من قبل

تكنولوجيا النانو ,, ما لم تعرفه من قبل

مواضيع مماثلة

مواضيع مماثلة

سؤال البحث

نتائج البحث المساهمات المواضيع
وسم الكلمات الدليلية
بحث متقدم